CPS時空建模及協(xié)作事件檢測的研究.pdf

1、信息物理系統(tǒng)采用多種感知、通信與計算技術，使得任意物體之間可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換，并且以此來監(jiān)測和控制物理環(huán)境。提出了一種信息物理系統(tǒng)時空模型，可以把其分為三層:物理層、信息物理層、信息層;兩條流線:信息匯聚流和決策控制流。利用分層有限狀態(tài)機可以表示系統(tǒng)各層之間的狀態(tài)轉移和狀態(tài)的集合，以及兩條流線之間的轉換關系。在信息匯聚流中，Sensor節(jié)點監(jiān)測物理環(huán)境，生成傳感器事件，Sensor Mote節(jié)點將傳感器事件轉換為物理事件，Sin

2、k將物理事件轉換為物理-信息事件;在決策控制流中，Deccision Node節(jié)點將物理-信息事件轉換為信息事件，最后Controller節(jié)點將信息事件轉換為控制事件，并且傳遞給Actor節(jié)點。
　　利用基于事件晶格的建模方法將信息物理系統(tǒng)事件概括為事件類型、內(nèi)部屬性和外部屬性三個部分，可以表示出事件的屬性、事件發(fā)生的時間、事件發(fā)生的地點、觀察到該事件的節(jié)點的信息。
　　信息物理系統(tǒng)以事件為驅動，事件檢測的精度對系統(tǒng)性能影響

3、較大。提出的協(xié)作事件檢測算法可以提高事件檢測的精度，算法包括三步:第一，Sensor Mote節(jié)點相互協(xié)作檢測，通過計算均值向量序列的相似度發(fā)現(xiàn)異常后，向周邊的節(jié)點進行問詢，根據(jù)周邊Sensor Mote節(jié)點投票的結果得到事件發(fā)生的可信程度。當可信度超過閾值后，Sensor Mote節(jié)點將和Sink節(jié)點協(xié)作對多維事件進行聚類分析。Sink節(jié)點在接受到Sensor Mote節(jié)點上報的多維事件數(shù)據(jù)后，計算邊界向量序列的相似度，并利用改進后的

4、K-means算法對多維事件數(shù)據(jù)進行分類和合并。Sink節(jié)點將和Decision Node節(jié)點協(xié)作檢測多維事件的類型。Decision Node節(jié)點利用事件屬性數(shù)據(jù)的概率分布，匹配檢測出事件的類型。
　　實驗證明，相比較傳統(tǒng)的單因素的建模方法，時空建模實現(xiàn)了時、空屬性聯(lián)合建模，通過事件協(xié)作檢測，減少了節(jié)點的錯誤檢測，提高檢測精度，有效地提高了模型的整體性能。多層時空建模的信息物理系統(tǒng)應用于設施農(nóng)業(yè)中，提高了生產(chǎn)和管理水平，可以適應